14.第14节课第三章存储器层次结构
同学们，大家好，接下来我们继续往下讲，进入我们的第三章的内容，第三章主要讲的是存储器的层次结构。本章内容是非常重要的内容，也是非常多的啊，它主要分为以下七个部分，第一部分是讲的存储器的分类。第二部分，我们会讲到存储器的层次化结构。第三部分，我们要讲半导体随机存储器。第四部分，讲到了是存储器与CPU的连接。第五部分，我们讲的是双口RAM和多模块存储器，第六部分，我们要讲到高速缓冲存储器，也就是我们所说的cash。第七部分，我们讲到虚拟存储器在这。在第三章当中，我们的第六小节和第17小节是重点和难点，也是我们平常考试。所呃考的比较多的部分好，那我们接下来先进入我们的第三章第三节当中的存储器的分类。存储器的分类，它可以按照三种方式进行分类，第一种是按存储介质进行分类，
第二种可以按照。按存取方式进行分类，第三总我们可以按照在计算机中的作用进行分类，那么接下来我们来分别看一下。怎么样？按照存储介质分类，按存储方案分类以及按计算机中的作用进行分类。按照存储介质的分类，它的概念是什么呢？它指的是能够存放零和一两种代码，并且能够区别两种。两种的物质，或者是元器件啊，它可以分为就是按半导半导体存储器。它可以分为半导体存储器，
比如说ttlmos。第二种是我们的磁表面存储器，你比如说磁头磁带磁骨，第三种是磁芯存储器啊。比如我们常见的硬质材料，环状元件，第四种有我们的光盘存储器，比如激光光盘材料等等磁光材料。通常我们的半导半导体存储器，它是溢湿的啊，是容易丢失数据的啊，我们所说的磁表面存储器，磁芯存储器，光盘存储器。它是不容易丢失的，
无意识的，这种材料这是按照我们的存储介质进行分类的。第二种分类方式是按照存取方式进行分类啊。按照存取方式，比如说存取时间与如果说存取时间与物理自己没有关系啊，我们可以是随机存取器啊，在存储过程中。呃，在整体的程序执行过程当中，可以读也可以写，比如说我们的院子啊。读取时间与地理，物与物理地址无关的，随机读取啊，随机读取，
比如只读生成器。在程序的执行过程中，只读no，只读no。随机存取，随机访问的时候RAM是可读也可写的啊ROM是指可以读的存储器，只读存存器。这种分类方式的话，都是呃存取或读取时间与物理地址没有关系的啊，可以分为随机访问和随机读取啊，随机存储器和只读存储器。同样的，我们如果说存取时间与物理地址有关，那我们就是我们的串行访问存储器啊。顺序存储器顺序存取存储器，
比如说我们的磁带直接存取存储器，我们的磁盘。啊，它首先是先进入某个小的区域，再在这个小区域进行一个顺序的查找，这是我们按。按存取方式进行分类当中呢？根据存取时间与物理地址有关的串行访问存储器啊？存取时间与物理地址有关？我们又称为是串行访问存储器啊。首先，我要进入到某个小区啊，进入到它的门牌号，进入到小区三，然后再在小区进行一个顺序的查找。
第三种分类方式就是在计算机，按它在计算机中的作用进行一个分类啊，有主存储器补存储器啊两种啊。比如说我们的组成顺序当中分为RAM和ROM RAM当中，又可以分为静态的RAM。SRAM和动态的RAM DRAM啊，还有我们的ROM ROM有m rom prom。e pro，还有我们的e pro嗯，这是我们的组成乐器，这是静态的呃rram和RAM。还有我们的嗯什么闪存闪存是吧？除除了俯身射器之外，我们还有俯身射器，俯身射器，
比如说我们的磁盘，磁带和光盘。然后还有我们的高速缓冲存储器啊，这是在计算机中的作用，进行一个分类，分为储存储存和高速缓冲存储器。我们的存储器的一个分类。看完我们存储器的分类，我们来回呃来看第二小节是存储器的层次化结构啊。啊，存储器的层次化结构当中主要讲了这两块内容，包括存储器的主要特性的关系，以及多级存储器。首先我们来看一下存储器的三个主要特性关系。我们可以知道，
在存储器当中，有寄存器缓存，储存磁盘，光盘，磁带啊，这一个过程。我们的寄存器和缓存统称为我们的CPU啊，再往下的话啊，下面的一个还有储存，然后再有这个储存。它们之间的速度，容量和价位啊，和价格嗯，它们是怎么样的一个关系呢啊？由上到下它的速度啊，
从寄存器到缓存到储存到磁带光盘呃呃和磁盘。它的速度是由快到慢的啊，最快的读写速度最快的是我们的寄存器，然后再到缓存。啊，同时它的容量啊，容量是由小到大的，由小到大的，我们的存储容量寄存器是最小的，然后再到是缓存储存。是这样一个由小到大的一个过程，价格而言，价格而言，寄存器那我们是由高到低的一个过程是由高到低的一个价格。能够到期的一个价格从速度，
容量和美味的价格来说，也就是我们的胃价啊，速度是越高，我们的价位。可以看出是越高的啊，容量越大，速度对应的是越低的，容量越大，我们读写速度就越低。容量越大，价位也是越低的啊，我们在追求存储器的一个呃过程当中，我们要求的是一个大容量，高速度和低价位的。一个性价比大，
容量高，速度低，价位，这是我们存储器三个三个主要特性的关系啊，同学们要把它给记住，理解记住的哈，很容易的。呃，我们速度由快到慢啊，由由快容量由小到大，价位由高到低，我们追求的是大容量高速度和低价位。同样我们呃的多级存储器存储系统是什么样的呢啊？有缓存储存层次和储存储存层次。是这样的一个过程，
比如说我们的组存啊，我们组存的容量往往是有限的是吧，我们的组存容量往往是有限的。这时候我们就呃就有一些骨骨髓就扩展了，它的来扩展扩展我们的容量啊。在主存和CPU之间，有一个缓存在主存和CPU之间缓存啊，它解决的是速度的问题，而主存和储存解决的是一个容量的问题。比如说我们的呃CPU的速度是十纳十纳秒啊，十纳秒，然后缓存应该是20纳秒，储存是200纳秒。嗯，储存与缓存之间，
储存与储存之间啊，储存和缓存我们刚刚也说到了解决的是一个速度，速度问题，储存和储存解决的是一个容量的问题。那么，我们在主存和副存之间有一个虚拟的存储器哈，虚拟存储器对应的它有它的虚地址，还有它的逻辑地址。储存储器对应的它的是实际的和它的物理性质啊，对应的是它实际的和它的物理性质，以上是我们这一小节当中讲到的。内容啊，讲到的内容，那么我们接着往下看啊，讲到我们来到我们的第三小节，
第三小节讲到的内容是半导体随机存储器。半导体随机存储器的主要内容有四块，第一个是sum存储器，第二个是aum存储器。啊，第三块是只读存储器，第四块是我们的life存储器。好，我们接着往下看。半导首先我们来了解一下半导体存储芯片的一个简介，什么是半导体存储芯片？啊，我们要知道它的半导体存储芯片的一个基本结构是什么？我们看到这张图当中啊，首先它有一个存储矩阵，
存储矩阵还会有译码驱动器以及读写电路译码驱动器和读嗯读写电路。密码确定性。对应这边是地址线，还有我们的数据线啊，地址线和数据线对应我们的片选线，还有我们的读写控制线。而地址线，他说是是。它是一般是单向的数据线，它是双向的芯片的容量啊，如果说我们的呃，举个例子，我们的电子线是十啊，数据线是。四啊四的字节，
那我们的芯片的容量怎样来计算呢？就是我们的ek×4。四位1k×4位。如果说我们的地图线是14，我们数据线对应的是一，那我们的芯片容量就是16k。乘以一位16k，乘以一位，这是我们嗯，给出已知的基础线和数据线的数据线，我们来怎样去计算我们的芯片的容量啊？是这样来进行计算的哈。比如说13，我们数据线对应的是八，那我们芯片的容量就是8k×8v。
接下来，我们继续往下看半导体芯片的基本结构，还有我们对应的片选线和我们的片选线。读写控制线和读写控制线。低电平进行写，高电平进行读啊，低电平写，高电平进行读，允许读。o允许读w也许写。这是我们的呃存储芯片片选线的一个作用，它是什么样子的呢？呃用16k×1位的存储芯片组成64k×8位的存储芯片。要怎样去进行操作呢？好，
我们来看一下这张图。我们这张图当中，它是有八啊，有八位啊，八位，然后对应的是我们的八片啊，八片16k×1。乘以一位八面16k×1位的一个存储器啊，那我们就是有32片啊，16k对应的是32片。啊，然后弟子为六五五三五十此诗此十此八篇的片选为有效啊。没有效的。第二个我们来看一下半导体存储芯片的内部，对存储单元的密码驱动方式。
是什么样子的？第一个是我们的线圈法啊，基本上这种方式有线圈法，比如说16×1字节，第16×8位的存储芯片，它的一个线圈法是什么样的？我们由零啊，由a0a1a2a3输入我们的什么？输入我们的数据零。然后进行呃自限自限进行输入到零到零零到零七这一个矩阵当中。通过读写控制电路进行读选通，然后呃把数据读入啊，把数据进行读读写电路，控制电路读出来。输出我们的一零一七对应的。
信息，这是我们的线选法啊，这我们线选法还有一个办法是我们的重合法啊，比如说dk×ev的存储芯片。我们怎样进行读写操作？由a0a1，a2，a3，a4，然后由弟子f，弟子译码器来进行一个呃输入，然后还有一个。a5，a6，a7，
a8，a9对应的啊一个y地址译码器有x地址译码器和y地址译码器。啊，进行一个啊，读入数据啊，进行一个输入数据，然后我们嗯由这里输出的是零零到零三十一。这里y地址译码器输入的是零零到三十一零，那这样的话，我们交叉重合的单元就是零零这一个这一块存储器。对应的内容。由此，我们来进行一个读呃读写操作。读写操作来进行输入，输出，
输出的是我们这个重合的一个部分。这是我们的重合法，这是我们综合法好，我们接下来往下看我们的随机存储器，也就是我们所说的RAM。RAM那RAM我们有静态RAM啊，也就是我们说的sm sm。静态RAM的基本电路是什么样子呢？我们来看一下，这是我们静态RAM的基本电路，还有一个位线a，还有一个位线a撇。是对应的这个嗯位线t1到t4对应的是一个触发器，我们的t1到t4这里。是对应的触发器。
七五七六是行开关，这里七五和七六是我们的行开关，七七七八是列的开关，对应的列的开关。基于第八一列共用，在这一列上是共用的。a触发器原端a是触发器的原端a撇，是触发器的c端。我们有一个原端，它对应的有一个c端。啊a撇是它的一个c端位线。a线a撇t1到t4触发器t5t6行开关t7t8。是列开关，这里的列开关我们要注意的是，这一列我们是共用的啊，
列句子选项写放大器写放大器，然后写选项。还有独选独选择嗯，还有独放嗯。a是触发器的原端。a撇是触发器的c端。这是我们静态RAM的基本电路，我们了解一下就可以。那静态任务的芯片是什么样子的呢？首先，我们来以英特尔二幺幺4y。特性来举例，我们看到在这个a0到a8a9，这是英特尔二幺幺四的一个。呃，
芯片。有输入。存储容量是一×4乘四四位的，我们可以看到这个有行选项，还有我们64×64的存储矩阵，然后这里是我们的输入。从一到四输入控制，还有一个列。列的输入输出电路电路还有一个列的选项啊，对应的是我们的这个例子。在我们的行选项当中啊，在行选项。从a3。a4，a5，
a6，a7，a8，然后这里列选项呢，是a0a1，a2，a9，我们行选项输入和列选项同时进行一个输入，我们的数据啊，行选项对应的是这一列变红的部分。a选项，然后输入数据，对应的是这一部分。然后我们求嗯，它们交叉的一个部分是重选重复重复的部分是从这里这四个空格。
然后再进行一个输入输出的操作，这是我们的一个例子。好，我们了解完静态RAM的时候，我们来看一下接下来往下看看一下动态RAM，也就是我们的第1 RAM动态RAM的基本电路是什么样子呢？我们来看一下哈。这是一个单管动态任务的基本单元，电路。我们输入一个零零是没有电流，一对应的是有电流啊，一对应的是有电流。读出时数据线有电流为一啊，读出时数据线有电流就为一，没有电流是为零。
啊，写入时c充电为一啊，放电为零，写入时c充这个地方。通电为一，放电为零，这是我们的动态，动态RAM的基本单元，介入好，我们来看一下动态RAM的新建举例当中的单管动态RAM。四幺幺六的特征。我们可以看到，这有一个时序与控制啊，它有一个是行时钟，有列时钟，
还有一个时写时钟，这是我们的时序控制器，时序控制啊，时序控制行列，还有一个写的时钟。这里是a0到a6啊，然后这边对应的是行地址，缓存器列地址，缓存器还有我们的存储单元阵列行一码。读出放大，然后列一码行一码，在这里列一码，在这里最后有我们的输入数据，输入寄存器，还有我们的。
数输出缓存器还有数据驱动，驱动器数数据驱动，这是我们的单管动态的一个呃外特性。那我们接着往下看动态样本的一个刷新是什么样的过程，而刷新过程它实质上是执行一次独操作啊，只与行地值有关，执行一个独操作，只与行地值有关。集中刷新啊，存储周期为零点五微秒。以128×128矩阵为例，我们来看一下。我们在集中刷新的时候啊，集中刷新的时间间隔，如果是两秒，
那么我们在128个周期啊。啊的时候我们来进行一个集中刷新，然后300。3872个周期的时候，我们进行一个读或写的一个操作啊，进行读写的一个操作在128个周期，这里面我们进行的是一个。刷新在刷新的时候不能够进行读写啊，只是在进行一个刷新，那么这个地方我们就称之为一个。死区啊，就是零点五微秒乘以128等于个64微秒。那死时间率，那为什么呢？就是用128除以个4000乘以个100%，
也就是说300分之三点二的一个一个死。时间啊。这是我们的一个集中刷新，集中刷新它的一个缺点，就是说在这个刷新的嗯，128个周期，这个刷新的时间内，它没有办法进行读或写的操作。那我们由此我们来继续进行看一下我们的分散刷新啊，你同样是以128×128取证为例。这是我们的分散刷新啊，在这个时间刷新的间隔为128个，存取周期内啊。tc=TM加上个trt m代表的是读写啊tr代表的是一个刷新啊，在这个时间里。
我们PM进行了一个读写啊PR进行一个时间进行一个刷新啊，在这里我们一个呃是分散的刷新，并不是说集中在某一。就某一块时间段进行一个集中的刷新啊，让分散刷新的话，我们就避免了一个死区的存在啊，没有死区。那存取周期就是零点五微秒，加上零点五微秒。分散刷新与集中刷新进行相结合，而是什么样子的呢？也就是我们所说的异步刷新，同样对于128×128的一个存储芯片。啊，存续周期为零点五微秒。
它若每隔10v十五点六微秒刷新率好，那我们的呃刷新时间间隔是两毫秒好两毫秒，那我们在这个两毫秒时间内。一点十五点六微秒，这里面啊tc，然后零点五微秒，然后进行一个啊。每隔十五点六微秒刷新一行啊，刷新一行死区为零点五微秒啊，作为零点五微秒，这是它的一个死区。然后再最后再将刷新安排在指令应付阶段，就不会出现这个词区了，如果说啊，我们进行分散刷新与集中刷新进行相结合，
就是我们的异步刷新。将刷新安排在指令密码阶段，就会避免出现死区，避免出现死区，这是我们分散刷新与集成刷新相结合的一个优点啊。很好的一个优点，那我们的动态刷新方式，请你来回顾一下，有几种方式，有一个是分散刷新，还有一个集中刷新，还有就是我们的印度刷新，这三种方式。
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